CN114619827B - 电动悬架装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供即使是车辆正行驶于有可能会发生俯仰举动的蜿蜒道路上的情况下、也能舒适地维持乘坐舒适性的电动悬架装置。电动悬架装置具备：电磁致动器，其设于车辆的车身与车轮之间，并产生用于抑制车身的振动的减振力；车轮速度传感器，其检测各车轮的车轮速度；车轮速度变动量计算部，其基于车轮速度传感器的车轮速度检测值来计算车轮速度变动量；3D陀螺仪传感器，其检测包含车辆的簧上俯仰举动的簧上状态量；和车轮速度变动量修正部(加减运算部、第一车轮速度变动量推定部、第二车轮速度变动量推定部等)，其基于簧上俯仰量推定车轮速度变动量的变化成分，并且以减少该推定的车轮速度变动量的变化成分的方式修正车轮速度变动量。

Description

电动悬架装置
技术领域
本发明涉及具备如下致动器的电动悬架装置，该致动器设于车辆的车身与车轮之间，并产生用于抑制车身的振动的减振力。
背景技术
本案申请人公开了一种电动悬架装置的发明，其具备设于车辆的车身(簧上)与车轮(簧下)之间、并产生用于抑制车身的振动的减振力的致动器(参照专利文献1)。
专利文献1的电动悬架装置具备：车轮速度传感器，其检测各车轮的车轮速度；车轮速度变动量计算机构，其基于车轮速度传感器检测出的车轮速度检测值来计算车轮速度变动量；状态量计算机构，其基于车轮速度变动量来计算包含车身的簧上速度及悬架的行程速度的至少一方的车辆状态量；和控制机构，其基于状态量计算机构计算出的簧上速度及行程速度的至少一方来控制减振力可变阻尼器(致动器)的减振力。
在专利文献1的电动悬架装置中，为了准确进行致动器的减振控制，要求作为车辆状态量而获得行程速度及簧上速度的信息。为了获得该车辆状态量的信息，在专利文献1的电动悬架装置中采用了与车辆状态量的相关性高的车轮速度变动量。
然而，当由驾驶员进行转弯(转向)操作时，车轮速度变动量因转向而产生偏差(变化)。
因此，在专利文献1的电动悬架装置中，以减少因转向的影响而产生的车轮速度变动量的变化成分的方式修正车轮速度变动量。由此，将在转弯过程中产生的车轮速度变动量的偏差考虑在内来推定车辆状态量。基于这样推定的高精度的车辆状态量来进行致动器的减振控制。
根据专利文献1的电动悬架装置，即使车辆正在转弯，也能实现高精度的减振控制。
现有技术
专利文献
专利文献1：日本特开2016-22830号公报
发明内容
然而，在专利文献1的电动悬架装置中，在车辆正行驶于有可能会发生俯仰举动的蜿蜒道路上的情况下，车辆状态量(行程速度和簧上速度)的推定精度恶化。
这是由于以下原因造成的。前提是作为用于推定车辆状态量的基础信息而使用了车轮速度相关值(车轮速度信号)。检测车轮速度信号的车轮速度传感器设于簧下位置、即悬架的弹簧部件之下。在车辆正行驶于有可能会发生俯仰举动的蜿蜒道路上的情况下，在悬架的弹簧部件之下会发生伴随车辆俯仰举动的俯仰。这样，在车轮速度信号中叠加了簧下俯仰率的成分。也就是说，噪声信号混入原来的车轮速度信号中。在此，簧下俯仰率是指悬架的弹簧部件之下的每单位时间的俯仰量[deg/s]。
因此，难以高精度地实现致动器的减振控制。其结果是，有损害车辆10的乘坐舒适性之虞。
总之，在专利文献1的电动悬架装置中，在车辆正行驶于有可能会发生俯仰举动的蜿蜒道路上的情况下，在有损害乘坐舒适性之虞的这点上留有改良的余地。
本发明是鉴于上述实际情况而做出的，其目的在于提供一种电动悬架装置，即使是车辆正行驶于有可能会发生俯仰举动的蜿蜒道路上的情况下，也能舒适地维持乘坐舒适性。
为了达成上述目的，本发明的实施方式的电动悬架装置具备：致动器，其设于车辆的车身与车轮之间，并产生用于抑制该车身的振动的减振力；行程速度推定部，其推定悬架的行程速度；和减振控制部，其基于由该行程速度推定部推定的行程速度来进行所述致动器的减振控制，该电动悬架装置的最主要特征在于，还具备：车轮速度检测部，其设于该车辆的簧下，并检测各车轮的车轮速度；车轮速度变动量计算部，其基于所述车轮速度检测部的车轮速度检测值来计算车轮速度变动量；簧上状态量检测部，其设于该车辆的簧上，并检测包含与簧上俯仰举动相关的簧上俯仰相关信息的簧上状态量；和车轮速度变动量修正部，其基于由所述簧上状态量检测部检测出的簧上俯仰相关信息来计算簧上俯仰量，并基于该计算出的簧上俯仰量来推定车轮速度变动量的变化成分，且以减少该推定的车轮速度变动量的变化成分的方式修正由所述车轮速度变动量计算部计算出的车轮速度变动量，所述行程速度推定部基于由所述车轮速度变动量修正部修正后的车轮速度变动量来推定所述悬架的行程速度。
发明效果
根据本发明的实施方式的电动悬架装置，即使是车辆正行驶于有可能会发生俯仰举动的蜿蜒道路上的情况下，也能舒适地维持乘坐舒适性。
附图说明
图1是本发明的实施方式的电动悬架装置的整体构成图。
图2是电动悬架装置所具备的电磁致动器的局部剖视图。
图3是电动悬架装置所具备的减振控制ECU的内部及周边部的构成图。
图4是概念性地表示减振控制ECU所具备的目标减振力运算部的内部构成的框图。
图5A是概念性地表示根据簧上俯仰量产生车轮速度变动量的偏差的机制的说明图。
图5B是概念性地表示根据悬架的行程产生车轮速度变动量的偏差的机制的说明图。
图5C是用于说明减振控制ECU的目标减振力运算部所具备的推定模型的概念图。
图6是用于进行本发明的实施方式的电动悬架装置的动作说明的流程图。
附图标记说明
10 车辆
11 电动悬架装置
13 电磁致动器(致动器)
41 信息获取部
43 目标减振力运算部
45 减振控制部
51 3D陀螺仪传感器(簧上状态量检测部)
55 车轮速度传感器
60 车轮速度变动量计算部
67 加减运算部(车轮速度变动量修正部)
71 第一车轮速度变动量推定部(车轮速度变动量修正部)
73 第二车轮速度变动量推定部(车轮速度变动量修正部)
75 加算部(车轮速度变动量修正部)
77 簧上速度计算部(车轮速度变动量修正部)
79 减算部(车轮速度变动量修正部、推定误差计算部)
83 推定模型(行程速度推定部)
具体实施方式
以下，适当参照附图对本发明的实施方式的电动悬架装置11进行详细说明。
需要说明的是，在以下所示的附图中，对具有共同功能的部件标注共同的参照附图标记。在该情况下，原则上省略重复说明。另外，为了便于说明，有时将部件的尺寸及形状变形或夸张地示意性表示。
〔本发明的实施方式的电动悬架装置11的共同的基本构成〕
首先，参照图1、图2对本发明的实施方式的电动悬架装置11的共同的基本构成进行说明。
图1是本发明的实施方式的电动悬架装置11的共同的整体构成图。图2是构成电动悬架装置11的一部分的电磁致动器13的局部剖视图。
本发明的实施方式的电动悬架装置11通过基于目标减振力等进行多个电磁致动器13的减振控制而产生与电磁致动器13的衰减动作及伸缩动作相关的减振载荷(减振力)，由此，即使是车辆10正行驶于有可能会发生俯仰举动的蜿蜒道路上的情况下，也具有舒适地维持乘坐舒适性的功能。
需要说明的是，本发明所用的术语“减振力”是指用于抑制车身振动的力，是包含与电磁致动器13相关的衰减力及伸缩力的概念。
为了实现上述功能，如图1所示，本发明的实施方式的电动悬架装置11构成为具备针对车辆10的各车轮分别配置的多个电磁致动器13、和减振控制ECU15。多个电磁致动器13与减振控制ECU15之间分别经由用于从减振控制ECU15向多个电磁致动器13供给减振控制电力的电力供给线14(参照图1的实线)、及用于从多个电磁致动器13向减振控制ECU15发送电动马达31(参照图2)的减振控制信号的信号线16(参照图1的虚线)而相互连接。
在本实施方式中，电磁致动器13针对包括前轮(左前轮和右前轮)及后轮(左后轮和右后轮)的各车轮分别配置，总计配置有四个。针对各车轮分别配置的电磁致动器13根据各车轮各自的伸缩动作而相互独立地被减振控制。
在本发明的实施方式中，除非特别预先说明，否则多个电磁致动器13分别具备共同构成。因此，通过对一个电磁致动器13的构成进行说明来代替多个电磁致动器13的说明。
如图2所示，电磁致动器13构成为具备基座外壳17、外管19、滚珠轴承21、滚珠丝杠轴23、多个滚珠25、螺母27及内管29。
基座外壳17经由滚珠轴承21将滚珠丝杠轴23的基端侧以绕轴旋转自由的方式支承。外管19设于基座外壳17，并将包括滚珠丝杠轴23、多个滚珠25和螺母27的滚珠丝杠机构18收容。多个滚珠25沿着滚珠丝杠轴23的螺纹槽滚动。螺母27经由多个滚珠25与滚珠丝杠轴23卡合，并将滚珠丝杠轴23的旋转运动转换成直线运动。与螺母27连结的内管29与螺母27成为一体，并沿着外管19的轴向位移。
为了向滚珠丝杠轴23传递旋转驱动力，如图2所示，电磁致动器13具备电动马达31、一对带轮33及带部件35。电动马达31以与外管19并列的方式设于基座外壳17。在电动马达31的马达轴31a及滚珠丝杠轴23分别安装有带轮33。在这一对带轮33上悬挂有用于将电动马达31的旋转驱动力传递至滚珠丝杠轴23的带部件35。
在电动马达31设有检测电动马达31的旋转角信号的旋转变压器37。由旋转变压器37检测出的电动马达31的旋转角信号经由信号线16被发送至减振控制ECU15。电动马达31的旋转驱动根据减振控制ECU15经由电力供给线14分别向多个电磁致动器13供给的减振控制电力而被控制。
此外，在本实施方式中，如图2所示，通过采用将电动马达31的马达轴31a与滚珠丝杠轴23大致平行地配置并将两者之间连结的布局，缩短了电磁致动器13中的轴向尺寸。但是，也可以采用将电动马达31的马达轴31a与滚珠丝杠轴23同轴地配置并将两者之间连结的布局。
在本发明的实施方式的电磁致动器13中，如图2所示，在基座外壳17的下端部设有连结部39。该连结部39连结固定于车轮侧的簧下部件47(参照图5C)中的下臂、转向节等。另一方面，内管29的上端部29a连结固定于车身侧的簧上部件49(参照图5C)中的减振柱部等。
总之，电磁致动器13和车辆10的车身与车轮之间所具备的弹簧部件48(参照图5C)并列设置。
如上所述构成的电磁致动器13像以下那样动作。即，例如考虑从车辆10的车轮侧对连结部39输入了与向上的振动相关的推动力的情况。在该情况下，内管29及螺母27相对于被施加了与向上的振动相关的推动力的外管19会一体下降。受此影响，滚珠丝杠轴23会向伴随螺母27下降的方向旋转。此时，电动马达31产生阻碍螺母27下降的方向上的旋转驱动力。该电动马达31的旋转驱动力经由带部件35被传递至滚珠丝杠轴23。
这样，通过使对抗与向上的振动相关的推动力的反作用力(减振力)作用于滚珠丝杠轴23而使想要从车轮侧向车身侧传递的振动衰减。
〔减振控制ECU15的内部构成〕
接着，参照图3对本发明的实施方式的电动悬架装置11所具备的减振控制ECU15的内部及周边部的构成进行说明。
图3是本发明的实施方式的电动悬架装置11所具备的减振控制ECU15的内部及周边部的构成图。
〔本发明的实施方式的电动悬架装置11〕
本发明的实施方式的电动悬架装置11所具备的减振控制ECU15构成为包括进行各种运算处理的微型计算机。减振控制ECU15基于由旋转变压器37检测出的电动马达31的旋转角信号、和目标减振力等来进行多个电磁致动器13各自的减振控制。由此，减振控制ECU15具有产生与电磁致动器13的衰减动作及伸缩动作相关的减振载荷的减振控制功能。
为了实现这种减振控制功能，如图3所示，减振控制ECU15构成为具备信息获取部41、目标减振力运算部43及减振控制部45。
如图3所示，信息获取部41获取由旋转变压器37检测出的电动马达31的旋转角信号作为与行程位置相关的时序信息。
另外，如图3所示，信息获取部41针对上下加速度VG、簧上俯仰率PV和簧上侧倾率RV分别获取各自的时序信息。例如如图3所示，上下加速度VG、簧上俯仰率PV及簧上侧倾率RV的信息基于设于车辆10上的3D陀螺仪传感器51的信息来获取即可。但是，上下加速度VG的信息也可以基于上下加速度传感器(未图示)的信息来获取。
3D陀螺仪传感器51相当于本发明的“簧上状态量检测部”。
另外，信息获取部41获取与车辆10的行进方向上的前方路面相关的前方路面状态的时序信息作为预览图像信息PRI。预览图像信息PRI例如基于由设于车辆10上的摄像头53拍摄到的图像信息来获取即可。
摄像头53具有向车辆前方的斜下方倾斜的光轴，并具有拍摄车辆10的行进方向图像的功能。作为摄像头53，例如能够适当使用CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)摄像头或CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)摄像头等。摄像头53设于车辆10的车室内的后视镜附近等。
与由摄像头53拍摄到的车辆10的前方路面相关的预览图像信息PRI经由通信介质被发送至减振控制ECU15的信息获取部41。
进一步地，如图3所示，信息获取部41针对车轮速度WS、前后加速度LG、横摆角速度YR、电磁致动器13的行程位置、和与电动马达31相关的马达电流分别获取各自的时序信息。车轮速度WS的信息由车轮速度传感器55获取即可。另外，前后加速度LG和横摆角速度YR的信息由前后加速度传感器57和横摆角速度传感器59分别获取即可。
由信息获取部41获取的上下加速度VG、簧上俯仰率PV、簧上侧倾率RV、预览图像PRI、车轮速度WS、前后加速度LG、横摆角速度YR、电磁致动器13的行程位置、和与电动马达31相关的马达电流的信息被分别发送至目标减振力运算部43。
如图3所示，目标减振力运算部43具有基于由信息获取部41获取的上述各种信息通过运算来求出电磁致动器13的衰减动作及伸缩动作的目标值即目标减振力的功能。关于目标减振力运算部43的具体功能，详见后述。
减振控制部45计算能够实现由目标减振力运算部43求出的目标减振力的目标电流值。接着，减振控制部45进行多个电磁致动器13各自所分别具备的电动马达31的驱动控制，以使与电动马达31相关的马达电流追随上述计算出的目标电流值。在多个电磁致动器13各自中，分别独立进行与各自的电动马达31相关的减振控制。
〔减振控制ECU15所具备的目标减振力运算部43的内部构成〕
接着，适当参照图4、图5A至图5C对本发明的实施方式的电动悬架装置11的减振控制ECU15所具备的目标减振力运算部43的内部构成进行说明。
图4是概念性地表示减振控制ECU15所具备的目标减振力运算部43的内部构成的图。图5A是概念性地表示根据簧上俯仰量产生车轮速度变动量的偏差的机制的说明图。图5B是概念性地表示根据悬架行程产生车轮速度变动量的偏差的机制的说明图。图5C是用于说明减振控制ECU15的目标减振力运算部43所具备的推定模型83的概念图。
如图4所示，电动悬架装置11的减振控制ECU15所具备的目标减振力运算部43构成为具备车轮速度变动量计算部60、车身速度推定部61、内外轮转弯半径比推定部63、乘算部65、加减运算部67、第一车轮速度变动量推定部71、第二车轮速度变动量推定部73、加算部75、簧上速度计算部77、减算部79、PID80、转换部81、加算部82、和推定模型83。
图4所示的车轮速度变动量计算部60具有基于由车轮速度传感器55检测出的车轮速度检测值来计算车轮速度变动量的功能。
与由车轮速度变动量计算部60计算出的车轮速度变动量相关的信息被发送至后段的乘算部65。
在此，对本发明的术语“车轮速度变动量”进行了定义。当按照每个规定的单位时间间隔对由车轮速度传感器55检测出的车轮速度的时序数据进行采样时，车轮速度变动量是指相隔所述单位时间的车轮速度值的时序中的差量。
例如，在将时刻t(x)的车轮速度设为WS(t(x))、并将时刻t(x－1)的车轮速度设为WS(t(x－1))时(但x是自然数)，时刻t(x)的车轮速度变动量ΔWS(t(x))由下式表达。
车轮速度变动量ΔWS(t(x))＝WS(t(x))－WS(t(x－1))
另外，当车轮速度变动量的值由于某种主要因素(例如簧上俯仰量、悬架行程的产生等)而相对于作为基准的原来的车轮速度变动量ΔWS产生了偏差(变化)时，车轮速度变动量的偏差(变化)是指该偏差(变化)值。
进一步地，当产生了车轮速度变动量的偏差(变化)时，车轮速度变动量的变化成分是指与该偏差(变化)相关的成分。
接下来返回至图4继续进行说明。
车身速度推定部61具有基于前后加速度LG推定车轮速度WS的修正量即车身速度的功能。即，车身速度推定部61推定因驾驶员的加减速操作而产生的车身速度的变化成分。关于车身速度推定部61的详细功能，可以参照在本申请发明的背景技术一栏中引用的专利文献1(日本特开2016-22830号公报)的段落0056～0069和图8等。该专利文献1的与“车身速度推定部”相关的记载事项通过该引用而被援引为本申请的记载内容。
与由车身速度推定部61推定的车身速度的变化成分相关的信息被发送至后段的乘算部65。
内外轮转弯半径比推定部63具有基于横摆角速度YR推定内外轮转弯半径比的功能。在此，内外轮转弯半径比是指车辆10中的内轮的转弯半径及外轮的转弯半径相对于车身转弯半径的比。即，内外轮转弯半径比推定部63推定内外轮转弯半径比来作为用于在加减运算部67中计算(推定)因驾驶员的转向操作而产生的车轮速度变动量的变化成分的基础信息。
关于内外轮转弯半径比推定部63的详细功能，可以参照在本申请发明的背景技术一栏中引用的专利文献1的段落0056～0074、图8、图10和图11等。该专利文献1的与“操舵修正量计算部53”相关的记载事项通过该引用而被援引为本申请的记载内容。
与由内外轮转弯半径比推定部63推定的内外轮转弯半径比相关的信息被发送至后段的乘算部65。
乘算部65使与由车身速度推定部61推定的车身速度的变化成分相关的信息、和与由内外轮转弯半径比推定部63推定的内外轮转弯半径比相关的信息相乘。与乘算部65的乘算结果相关的信息被发送至后段的加减运算部67。
第一车轮速度变动量推定部71推定因簧上俯仰量而产生的车轮速度变动量的变化成分。
在此，例举车辆10的前轮并参照图5A来说明根据簧上俯仰量产生车轮速度变动量的偏差(变化)的机制。
此时，假设车辆10正前进行驶于车辆10的车身发生绕重心88的俯仰举动的蜿蜒道路91上。在此，检测车轮速度信号的车轮速度传感器55设于转向节93，该转向节93配置在簧下位置、即悬架的弹簧部件之下。
在车辆10正前进行驶于有可能会发生俯仰举动的蜿蜒道路91上的情况下，在簧下、即悬架的弹簧部件之下会发生伴随车身俯仰举动的俯仰。这样，在悬架的弹簧部件之下所检测出的车轮速度信号中，相对于原来的车轮速度信号(车轮速度变化的时序数据)叠加有簧下俯仰率的成分。(在此，簧下俯仰率是指悬架的弹簧部件之下的每单位时间的俯仰量[deg/s]。)也就是说，噪声信号混入原来的车轮速度信号中。因此，噪声信号也混入基于车轮速度信号计算的车轮速度变动量中。
尤其是在簧上部件(车身)发生了比较大的俯仰举动的情况下，接地载荷变动量相对于车轮速度变动量的相关性(大致正比例关系)会受损。于是，在参照既定的转换图来求出与车轮速度变动量对应的接地载荷变动量的情况下，推定行程速度时的基础信息、即接地载荷相关值会成为包含误差的值。
因此，难以高精度地实现电磁致动器13的减振控制。其结果是，有损害车辆10的乘坐舒适性之虞。
因此，第一车轮速度变动量推定部71基于由3D陀螺仪传感器(簧上状态量检测部)51检测出的簧上俯仰相关信息来计算簧上俯仰量，并且基于该计算出的簧上俯仰量来推定车轮速度变动量的变化成分。在此，簧上俯仰量是指簧上部件(车身)的俯仰量。与由第一车轮速度变动量推定部71推定的因簧上俯仰量而产生的车轮速度变动量的变化成分相关的信息被发送至后段的加算部75。
第一车轮速度变动量推定部71构成本发明的“车轮速度变动量修正部”的一部分。
第二车轮速度变动量推定部73推定因悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分。
在此，例举前轮并参照图5B来说明根据悬架行程产生车轮速度变动量的偏差(变化)的机制。
此时，假设车辆10正随着对于车辆10的1G状态的涉及回弹和上跳的悬架行程而前进行驶。在这种情况下，当回弹时，如图5B所示，前轮的旋转方向(车轮速度的方向)与俯仰举动的方向相同。在该情况下，车轮速度变动量的偏差(变化)会以提高车轮速度的方式产生。
另一方面，当上跳时，如图5B所示，前轮的旋转方向(车轮速度的方向)与俯仰举动的方向相反。在该情况下，车轮速度变动量的偏差(变化)会以降低车轮速度的方式产生。
总之，当悬架执行行程时，噪声信号混入原来的车轮速度信号中。因此，噪声信号也混入基于车轮速度信号计算的车轮速度变动量中。
因此，难以高精度地实现电磁致动器13的减振控制。其结果是，有损害车辆10的乘坐舒适性之虞。
因此，第二车轮速度变动量推定部73基于推定模型83输出的行程速度推定值来推定电动悬架装置(悬架)11完成行程时的车轮速度变动量的变化成分。与由第二车轮速度变动量推定部73推定的因悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分相关的信息被发送至后段的加算部75。
第二车轮速度变动量推定部73构成本发明的“车轮速度变动量修正部”的一部分。
加算部75使与由第一车轮速度变动量推定部71推定的因簧上俯仰量而产生的车轮速度变动量的变化成分相关的信息、和与由第二车轮速度变动量推定部73推定的因悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分相关的信息相加。与加算部75的加算结果相关的信息被发送至后段的加减运算部67。
加算部75构成本发明的“车轮速度变动量修正部”的一部分。
簧上速度计算部77基于由3D陀螺仪传感器(簧上状态量检测部)51检测出的簧上状态量(簧上俯仰率PV、簧上侧倾率RV及上下加速度VG的信息)来计算簧上速度。
减算部79从由簧上速度计算部77得到的簧上速度计算值减去基于推定模型83输出的行程速度推定值而得到的簧上速度推定值，由此计算簧上速度的推定误差。由减算部79计算出的簧上速度的推定误差被发送至PID80。
减算部79相当于本发明的“推定误差计算部”。
PID80适当使用以下三种控制方式而对输入值即“由减算部79计算出的簧上速度的推定误差”进行控制，控制方式为：基于输出值与目标值的控制偏差进行的P控制(P是Proportional(比例)的缩写)；使输入值与控制偏差的积分成比例地变化的I控制(I是Integral(积分)的缩写)；以及使输入值与控制偏差的微分成比例地变化的D控制(D是Derivative(微分)的缩写)。
在本实施方式中，PID80对输入值即“由减算部79计算出的簧上速度的推定误差”进行分别乘以与P控制相关的P增益、和与D控制相关的D增益的运算。PID80的运算结果(向推定模型83的输入载荷)被发送至后段的加算部82。
加减运算部67对于以由车轮速度传感器55检测出的车轮速度WS为基础的车轮速度相关值(包含车轮速度变动量的概念)，减去乘算部65的乘算结果(因驾驶员的加减速操作及转向操作而产生的车轮速度变动量的变化成分)，并且减去加算部75的加算结果(因簧上俯仰量及悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分)。由此，输出将因驾驶员的加减速操作及转向操作而产生的车轮速度变动量的变化成分、及因簧上俯仰量及悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分的影响除掉(减少)的修正后的车轮速度相关值(车轮速度变动量)。
加减运算部67的加减算结果(修正后的车轮速度变动量)被发送至后段的转换部81。
加减运算部67与第一车轮速度变动量推定部71、第二车轮速度变动量推定部73、加算部75、簧上速度计算部77、减算部79、PID80及加算部82分别协作来负责本发明的“车轮速度变动量修正部”的一部分功能。
转换部81将全部除掉了因驾驶员的加减速操作及转向操作而产生的影响量和因簧上俯仰量及悬架行程而产生的影响量的、修正后的车轮速度变动量转换成接地载荷u1(参照图5C)的变动量。该转换例如通过对所述修正后的车轮速度变动量的值进行乘以比例常数k的运算来执行即可。
从转换部81输出的接地载荷u1被输入至加算部82。
加算部82使与从转换部81输出的接地载荷u1相关的信息、和与PID80对“由减算部79计算出的簧上速度的推定误差”的运算结果相关的信息相加。由此，与加算部82的加算结果相关的信息成为将因驾驶员的加减速操作及转向操作而产生的车轮速度变动量的变化成分、因簧上俯仰量及悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分、及因簧上速度的推定误差而产生的影响量考虑在内的值。与加算部82的加算结果相关的信息被发送至后段的推定模型83。
推定模型83例如是图5C所示的上下二自由度单轮模型。在推定模型83中，在路面44与簧下部件47(簧下质量m1)之间以介于中间的方式设有由轮胎构成的弹簧部件46(弹簧常数k1)。另外，在簧下部件47与簧上部件49(簧上质量m2)之间以并列介于中间的方式设有弹簧部件48(弹簧常数k2)及电磁致动器13。
在推定模型83中，当将路面位移设为x0、将接地载荷设为u1、将与簧下部件47相关的簧下位置设为x1、将簧下速度dx1/dt设为s1、将与电磁致动器13相关的减振载荷设为u2、将与簧上部件49相关的簧上位置设为x2、并将簧上速度dx2/dt设为s2时，悬架行程速度s3能够表达为(s3＝s2－s1)。
在此，接地载荷u1在与车轮速度相关值(车轮速度变动量)之间具有第一相关关系(大致正比例关系)。另外，车轮速度相关值(车轮速度变动量)在与悬架行程速度s3之间具有第二相关关系(大致正比例关系)。
因此，推定模型83基于所述第一及第二相关关系和接地载荷u1来输出簧上速度s2的推定值(簧上速度推定值)及悬架行程速度s3的推定值(行程速度推定值)。
推定模型83相当于本发明的“行程速度推定部”。
如此获得的行程速度推定值被反馈到第二车轮速度变动量推定部73，并被作为推定因悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分时的基础信息来利用。
另外，簧上速度推定值被反馈到减算部79，并被作为计算簧上速度的推定误差时的基础信息来利用。
〔电动悬架装置11的动作〕
接着，参照图6对本发明的实施方式的电动悬架装置11的动作进行说明。图6是用于进行电动悬架装置11的动作说明的流程图。
在图6所示的流程图中，示出了某单位时间(循环时间)内的对设于各车轮的电磁致动器13进行的一系列处理的流程。
在图6所示的步骤S11中，减振控制ECU15的信息获取部41分别获取包含上下加速度VG、簧上俯仰率PV、簧上侧倾率RV、预览图像PRI、车轮速度WS、前后加速度LG、横摆角速度YR、电磁致动器13的行程位置、和与电动马达31相关的马达电流的各种信息。
在步骤S12中，减振控制ECU15的目标减振力运算部43执行下述的车轮速度修正处理。
＜车轮速度修正处理＞
车轮速度变动量计算部60基于由车轮速度传感器55检测出的车轮速度检测值来计算车轮速度变动量。与由车轮速度变动量计算部60计算出的车轮速度变动量相关的信息被发送至加减运算部67。
车身速度推定部61基于前后加速度LG推定因驾驶员的加减速操作而产生的车身速度的变化成分。与由车身速度推定部61推定的车身速度的变化成分相关的信息被发送至乘算部65。
内外轮转弯半径比推定部63针对对应的车轮推定内外轮转弯半径比，并将其作为用于计算(推定)因驾驶员的转向操作而产生的车轮速度变动量的变化成分的基础信息。与由内外轮转弯半径比推定部63推定的内外轮转弯半径比相关的信息被发送至乘算部65。
乘算部65使与由车身速度推定部61推定的车身速度的变化成分相关的信息、和与由内外轮转弯半径比推定部63推定的内外轮转弯半径比相关的信息相乘。与乘算部65的乘算结果相关的信息被发送至加减运算部67。
第一车轮速度变动量推定部71推定因簧上俯仰量而产生的车轮速度变动量的变化成分。与由第一车轮速度变动量推定部71推定的因簧上俯仰量而产生的车轮速度变动量的变化成分相关的信息被发送至加算部75。
第二车轮速度变动量推定部73推定因悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分。与由第二车轮速度变动量推定部73推定的因悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分相关的信息被发送至加算部75。
加算部75使与由第一车轮速度变动量推定部71推定的因簧上俯仰量而产生的车轮速度变动量的变化成分相关的信息、和与由第二车轮速度变动量推定部73推定的因悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分相关的信息相加。与加算部75的加算结果相关的信息被发送至加减运算部67。
簧上速度计算部77基于由3D陀螺仪传感器(簧上状态量检测部)51检测出的簧上状态量(簧上俯仰率PV、簧上侧倾率RV及上下加速度VG的信息)来计算簧上速度。
减算部79从由簧上速度计算部77得到的簧上速度计算值减去基于推定模型83输出的行程速度推定值而得到的簧上速度推定值，由此计算簧上速度的推定误差。由减算部79计算出的簧上速度的推定误差被发送至PID80。
加减运算部67对于由车轮速度变动量计算部60计算出的车轮速度变动量(车轮速度相关值)，减去乘算部65的乘算结果(因驾驶员的加减速操作及转向操作而产生的车轮速度变动量的变化成分)，并且减去加算部75的加算结果(因簧上俯仰量及悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分)。
由此，能够获得已将因驾驶员的加减速操作及转向操作而产生的车轮速度变动量的变化成分、及因簧上俯仰量及悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分的影响除掉的修正后的车轮速度变动量(车轮速度相关值)。
以上是车轮速度修正处理(但不包含将簧上速度的推定误差除掉的修正)的内容。
在步骤S13中，减振控制ECU15的目标减振力运算部43所包括的转换部81将全部除掉因驾驶员的加减速操作及转向操作而产生的影响量、和因簧上俯仰量及悬架行程而产生的影响量的修正后的车轮速度变动量转换成接地载荷u1的变动量。
在加算部82中，使由转换部81获得的转换后的接地载荷u1的变动量的信息、和与PID80对“由减算部79计算出的簧上速度的推定误差”的运算结果相关的信息相加。由此，加算部82的加算结果成为将因驾驶员的加减速操作及转向操作而产生的影响量、因簧上俯仰量及悬架行程而产生的影响量、及因簧上速度的推定误差而产生的影响量考虑在内的结果。
在步骤S14中，减振控制ECU15的目标减振力运算部43所包括的推定模型83基于所述第一及第二相关关系、和包含由转换部81获得的接地载荷u1(的变动量)的信息的加算部82的加算结果来输出簧上速度s2及悬架行程速度s3的推定值。
如此获得的行程速度推定值被反馈到第二车轮速度变动量推定部73，并被作为推定因悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分时的基础信息来利用。
另外，簧上速度推定值被反馈到减算部79，并被作为计算簧上速度的推定误差时的基础信息来利用。
在步骤S15中，减振控制ECU15的减振控制部45基于所推定的行程速度来执行电磁致动器13的减振控制。之后，减振控制ECU15使包含本发明的主要部分即车轮速度修正处理(步骤S12)的一系列处理的流程结束。
〔电动悬架装置11的作用效果〕
基于第一观点的电动悬架装置11的前提是，电动悬架装置11具备：致动器(电磁致动器13)，其设于车辆10的车身与车轮之间，并产生用于抑制车身的振动的减振力；行程速度推定部(推定模型83)，其推定悬架的行程速度；和减振控制部45，其基于由该推定模型83推定的行程速度来进行电磁致动器13的减振控制。
基于第一观点的电动悬架装置11还具备：车轮速度检测部(车轮速度传感器55)，其设于车辆10的簧下，并检测各车轮的车轮速度；车轮速度变动量计算部60，其基于车轮速度传感器55的车轮速度检测值来计算车轮速度变动量；簧上状态量检测部(3D陀螺仪传感器51)，其设于车辆10的簧上，并检测包含与簧上俯仰举动相关的簧上俯仰相关信息的簧上状态量；和车轮速度变动量修正部(加减运算部67、第一车轮速度变动量推定部71、第二车轮速度变动量推定部73、加算部75、簧上速度计算部77及减算部79)，其基于由簧上状态量检测部检测出的簧上俯仰相关信息来计算簧上俯仰量，并基于该计算出的簧上俯仰量来推定车轮速度变动量的变化成分，且以减少该推定的车轮速度变动量的变化成分的方式，修正由车轮速度变动量计算部60计算出的车轮速度变动量。
行程速度推定部(推定模型83)基于由所述车轮速度变动量修正部修正后的车轮速度变动量来推定悬架的行程速度。
在基于第一观点的电动悬架装置11中，车轮速度变动量修正部(加减运算部67、第一车轮速度变动量推定部71、第二车轮速度变动量推定部73、加算部75、簧上速度计算部77及减算部79)基于簧上俯仰量来推定车轮速度变动量的变化成分，并以减少该推定的车轮速度变动量的变化成分(包括将该推定的车轮速度变动量的变化成分完全除掉的方式)的方式，修正由车轮速度变动量计算部60计算出的车轮速度变动量。
总之，车轮速度变动量修正部进行如下修正：从基于车轮速度检测值计算出的车轮速度变动量中减少因俯仰举动(簧上俯仰量)而产生的车轮速度变动量的变化成分。行程速度推定部基于修正后的车轮速度变动量来推定悬架的行程速度。减振控制部45基于所述推定的行程速度来进行致动器(电磁致动器13)的减振控制。
根据基于第一观点的电动悬架装置11，由于进行从基于车轮速度检测值计算出的车轮速度变动量中减少因俯仰举动(簧上俯仰量)而产生的车轮速度变动量的变化成分的修正，并基于修正后的车轮速度变动量来高精度地推定悬架的行程速度，所以即使是车辆10正行驶于有可能会发生俯仰举动的蜿蜒道路上的情况下也能舒适地维持乘坐舒适性。
另外，在基于第二观点的电动悬架装置11中，根据基于第一观点的电动悬架装置11，车轮速度变动量修正部(加减运算部67、第一车轮速度变动量推定部71、第二车轮速度变动量推定部73、加算部75、簧上速度计算部77及减算部79)修正由车轮速度变动量计算部60计算出的车轮速度变动量，以减少悬架完成行程时的车轮速度变动量的变化成分。
在基于第二观点的电动悬架装置11中，车轮速度变动量修正部进行如下修正：从基于车轮速度检测值计算出的车轮速度变动量中减少因悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分。
因此，能够从基于车轮速度检测值计算出的车轮速度变动量中减少因悬架行程而产生的车轮速度变动量的变化成分。这意味着提高推定悬架的行程速度时的基础信息即车轮速度变动量的精度。
根据基于第二观点的电动悬架装置11，由于能够提高推定悬架的行程速度时的基础信息即车轮速度变动量的精度，所以与基于第一观点的电动悬架装置11相比能够提高舒适地维持乘坐舒适性的效果。
另外，在基于第三观点的电动悬架装置11中，根据基于第一或第二观点的电动悬架装置11，还具备：簧上速度计算部77，其基于由3D陀螺仪传感器(簧上状态量检测部)51检测出的簧上状态量来计算簧上速度；和推定误差计算部(减算部79)，其基于由簧上速度计算部77计算出的簧上速度、和根据由行程速度推定部(推定模型83)推定的行程速度而推定的簧上速度来计算簧上速度的推定误差。
所述行程速度推定部推定悬架的行程速度，以使由推定误差计算部(减算部79)计算出的簧上速度的推定误差变小。
在基于第三观点的电动悬架装置11中，推定误差计算部(减算部79)基于由簧上速度计算部77计算出的簧上速度、和根据行程速度推定部(推定模型83)的行程速度推定值而推定的簧上速度来计算簧上速度的推定误差。行程速度推定部推定悬架的行程速度，以使由推定误差计算部(减算部79)计算出的簧上速度的推定误差变小。
根据基于第三观点的电动悬架装置11，由于行程速度推定部推定悬架的行程速度以使由推定误差计算部(减算部79)计算出的簧上速度的推定误差变小，所以与基于第一或第二观点的电动悬架装置11相比能够进一步提高舒适地维持乘坐舒适性的效果。
〔其它实施方式〕
以上所说明的多个实施方式是本发明的具体化示例。因此，不应由这些实施方式限定性地解释本发明的技术范围。这是由于本发明能够在不脱离其要旨或其主要特征的情况下以各种方式实施。
例如，在本发明的实施方式的电动悬架装置11的说明中，例举了将电磁致动器13在前轮(左前轮和右前轮)及后轮(左后轮和右后轮)这两者上总计配置有四个的例子进行说明，但本发明并不限定于这个例子。也可以采用将电磁致动器13在前轮或后轮中的任一方上总计配置有两个的构成。
另外，在本发明的实施方式的电动悬架装置11的说明中，提及了分别独立进行多个电磁致动器13的减振控制的减振控制部45。
具体而言，减振控制部45也可以针对各轮分别独立进行四个车轮分别具备的电磁致动器13的减振控制。
另外，也可以针对各前轮侧及后轮侧分别独立进行四个车轮分别具备的电磁致动器13的减振控制，还可以针对各左轮侧及右轮侧分别独立进行该减振控制。

Claims (2)

1.一种电动悬架装置，具备设于车辆的车身与车轮之间、并产生用于抑制该车身的振动的减振力的致动器，
该电动悬架装置的特征在于，具备：
车轮速度检测部，其设于该车辆的簧下，并检测各车轮的车轮速度；
车轮速度变动量计算部，其基于所述车轮速度检测部的车轮速度检测值来计算车轮速度变动量；
簧上状态量检测部，其设于该车辆的簧上，并检测包含与簧上俯仰举动相关的簧上俯仰相关信息的簧上状态量；
第一车轮速度变动量推定部，其基于由所述簧上状态量检测部检测出的簧上俯仰相关信息来计算簧上俯仰量，并且基于该计算出的簧上俯仰量来推定车轮速度变动量的变化成分；
第二车轮速度变动量推定部，其推定所述悬架完成行程时的车轮速度变动量的变化成分；
车轮速度变动量修正部，其修正由所述车轮速度变动量计算部计算出的车轮速度变动量；
行程速度推定部，其基于由所述车轮速度变动量修正部修正后的车轮速度变动量来推定悬架的行程速度；和
减振控制部，其基于由该行程速度推定部推定出的行程速度来进行所述致动器的减振控制，
所述第二车轮速度变动量推定部基于由所述行程速度推定部推定出的行程速度推定值来推定所述悬架完成行程时的车轮速度变动量的变化成分，
所述车轮速度变动量修正部通过相对于由所述车轮速度变动量计算部计算出的车轮速度变动量，减去由所述第一车轮速度变动量推定部推定出的因所述簧上俯仰量而产生的车轮速度变动量的变化成分、和由所述第二车轮速度变动量推定部推定出的悬架完成行程时的车轮速度变动量的变化成分而修正所述车轮速度变动量。
2.根据权利要求1所述的电动悬架装置，其特征在于，
所述车轮速度变动量修正部的构成具有：
加算部，其将由所述第一车轮速度变动量推定部推定出的因簧上俯仰量而产生的车轮速度变动量的变化成分、与由所述第二车轮速度变动量推定部推定出的悬架完成行程时的车轮速度变动量的变化成分相加；和
加减运算部，其相对于由所述车轮速度变动量计算部计算出的车轮速度变动量，减去基于所述加算部获得的加算结果。
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